Los astrónomos descubrieron los primeros exoplanetas en 1992. Descubrieron un par de exoplanetas que orbitaban el púlsar PSR B1257+12 a unos 2300 años luz del Sol.Dos años más tarde, descubrieron un tercer planeta en el sistema.
Ahora, un equipo de astrónomos está tratando de replicar la hazaña al encontrar exoplanetas de 800 púlsares conocidos.
equipo de astrónomosCentro Jodrel Bank de Astrofísicaen la Universidad de Manchester.Jodrell Bank tiene un grupo que trabaja en púlsares y astrofísica en el dominio del tiempo.Los púlsares son de interés por varias razones, y Jodrell Bank monitorea 800 púlsares como parte de sus operaciones.
El equipo presenta los resultados en un documento titulado “.Búsqueda de compañeros planetarios de aproximadamente 800 púlsares en el programa de sincronización de púlsares de Jodrell Bank.”La primera autora de este artículo es Iuliana Nitu, y su artículo se publicará en The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
La astrofísica de Irlanda del Norte Jocelyn Bell Burnell descubrió el primer púlsar en 1967. Ella y otros astrofísicos tardaron en descubrir qué era.Hubo especulaciones generales sobre fuentes extraterrestres, pero a medida que se descubrieron y estudiaron otros púlsares, quedó claro que eran objetos naturales.
Un púlsar es una estrella de neutrones de rotación rápida que está altamente magnetizada y emite un haz de radiación electromagnética en sus polos.Cuando uno de los polos apunta a la Tierra, podemos verlo como un faro.Se sabe que los púlsares emiten radio, luz visible, rayos X e incluso rayos gamma.A medida que el púlsar gira, el rayo se vuelve invisible a intervalos tan pequeños como los siguientes milisegundos en que se vuelve visible.El espaciado es más preciso que los relojes atómicos, lo que convierte a los púlsares en una herramienta útil para los astrónomos.
Su espaciado preciso lo hace ideal para encontrar planetas cercanos.Incluso un ligero cambio en el tiempo significa que el púlsar se mueve de un lado a otro.Eso significa que más de un planeta puede tirar de él.Encontrar exoplanetas alrededor de púlsaresMétodo de temporización Pulsar.
tantocomo transferirEsta es la forma más común de encontrar exoplanetas.Implica observar la luz de una estrella y encontrar que la luz cae regularmente.Una caída en la luz de las estrellas puede indicar la presencia de un planeta que pasa frente a la estrella, y si la caída se repite regularmente, es evidencia de órbita.Los científicos descubren la mayoría de los exoplanetas de esta manera, pero las mediciones posteriores que utilizan otros métodos a menudo se utilizan para confirmar la existencia planetaria.
Un problema con los métodos de transferencia es su sesgo de selección inherente.Los planetas más grandes son mucho más fáciles de detectar porque bloquean más la luz de las estrellas.También es más fácil encontrar planetas que orbiten más cerca de una estrella porque los planetas orbitan más rápido y la luz de las estrellas cae con más frecuencia.
Sin embargo, el tiempo del púlsar es diferente.El momento del púlsar es tan preciso que incluso un pequeño planeta puede atraer al púlsar y anunciar su existencia.Los planetas descubiertos alrededor de PSR B1257+12 a principios de la década de 1990 son más pequeños que la mayoría de los exoplanetas descubiertos por métodos de tránsito.El más pequeño de los tres tenía solo 0,002 masa terrestre.A partir de 2019,El exoplaneta más pequeño jamás descubiertoA modo de pasaje, tenía el 80% del tamaño de la Tierra.
Este nuevo esfuerzo por encontrar exoplanetas alrededor de 800 púlsares difiere de otros esfuerzos de búsqueda planetaria.Este esfuerzo no es una nueva encuesta o programa de monitoreo.En cambio, se basa en la recuperación de datos existentes de púlsares del Centro Jodrell Bank.“El conjunto de datos utilizado en este trabajo consta de aproximadamente 800 observaciones de púlsares de la base de datos de tiempo de púlsares de Jodrell Bank”, explican los autores.
Pero, ¿cuáles son las posibilidades de descubrir más exoplanetas alrededor de púlsares?Los púlsares son objetos extremos con una larga historia marcada por una catástrofe temporal.Los autores escriben: “La aparente rareza de sistemas como PSR B1257+12 puede ser el resultado de las condiciones extremas en las que se forman los púlsares”.
Un púlsar es una estrella de neutrones, y una estrella de neutrones tiene un origen catastrófico.Comienzan con estrellas masivas entre aproximadamente 10 y 25 masas solares.Al final de su vida normal de fusión, estas estrellas explotan en supernovas, que luego se descomponen en estrellas de neutrones súper densas hechas de material degenerado de neutrones.Es muy poco probable que algún planeta sea capaz de soportar todo esto.
¿Podría formarse un planeta después de una supernova?quizás.Los autores describen un escenario factible en el que se forma un planeta alrededor de un par de estrellas binarias y es capturado por una estrella de neutrones después de una colisión entre las dos estrellas.Este planeta también es “… Puede haber sobrevivido a la evolución de los primeros sistemas en sistemas de estrellas de neutrones”.
“El sistema resultante consistirá en púlsares normales con compañeros planetarios en órbitas excéntricas”, escribieron, pero los planetas de este tipo son muy raros.Un planeta necesita un entorno muy bien ajustado para sobrevivir.
El segundo escenario es más probable.En este caso, cuando la supernova explota, libera una enorme cantidad de materia al espacio a gran velocidad.Sin embargo, es posible que parte de la materia no escape a la gravedad de las estrellas de neutrones restantes.En cambio, forman discos protoplanetarios y los planetas se forman por acreción.en este caso “… Se espera un púlsar normal rodeado por un planeta de masa relativamente pequeña en una órbita circular”, dicen los autores.
También es posible un tercer escenario.En este caso, el planeta es en realidad el remanente de una estrella de neutrones en un par de estrellas de neutrones binarias.Una de las estrellas de neutrones interfiere con la otra o la evapora parcialmente.El resto de los núcleos ahora son en su mayoría planetas.todos los diamantes.
Esas son solo tres de las posibles formaciones planetarias alrededor de los púlsares.Una de las motivaciones para encontrar más planetas púlsares es reducir estas posibilidades a un marco mejor entendido.”En general, hay muchas vías de formación planetaria propuestas alrededor de los púlsares, por lo que las búsquedas a gran escala de compañeros de masa planetaria y sus parámetros orbitales son importantes para limitar y determinar la viabilidad de varios modelos”, explican los autores.
A pesar de la precisión de la sincronización del púlsar, todavía hay algunos problemas.Se puede introducir algún tipo de ruido en la medición.“… La detectabilidad de los planetas alrededor del púlsar está limitada por la presencia del llamado “ruido de sincronización”, que aparece como un largo proceso de ruido rojo en la rotación del púlsar.Esto presenta más desafíos para encontrar compañeros planetarios porque pueden enmascarar e imitar firmas binarias”, dicen los autores.
Antes de que el equipo pudiera obtener resultados, tuvo que modelar el impacto del planeta en el púlsar.Las combinaciones de pulsar/planeta se modelan mejor como pares binarios.“Cuando un púlsar forma parte de un sistema binario (junto con una estrella o un planeta), gira alrededor del centro de masas del sistema y se mueve con respecto a un observador en la Tierra”, explican.Ese movimiento crea un ligero retraso en la señal que llega a la Tierra.Ese retraso se llama el retraso de Rømer.
Un equipo de investigadores utilizó estos y muchos otros factores para desarrollar un método analítico.Hay algunos límites necesarios para trabajar así, y el más importante es la masa de los exoplanetas.“Ponemos un límite a la masa estimada de todos los compañeros planetarios en una centésima parte (aproximadamente una décima parte) de la masa de la luna.-4masa terrestre).”Aunque eso es una limitación, es un planeta muy pequeño que se puede detectar.
“Este enfoque es muy adecuado para explorar sistemáticamente planetas alrededor de púlsares y para inferir características estadísticamente significativas de estas poblaciones planetarias al limitar la masa de los cuerpos celestes en órbita”, dijeron los investigadores. .”
Entonces, ¿qué fue lo que encontraron?
“Descubrimos que es muy poco probable que dos tercios de nuestros púlsares tengan compañeros de más de dos a ocho veces la masa de la Tierra”, dice el equipo.”Nuestros resultados significan que menos del 0,5% de un púlsar puede albergar un planeta terrestre tan grande como un planeta conocido que orbita PSR B1257+12 (alrededor de 4 masas terrestres)”.PSR B1257+12 fue el primer púlsar con un planeta cercano descubierto en 1992. Sirve como una especie de punto de referencia para el sistema planetario púlsar.
Hay al menos una advertencia a este resultado, que se relaciona con los planetas de baja masa.“… Sin embargo, los planetas más pequeños en este sistema (alrededor de 0,02 masa terrestre) son indetectables en el 95% de nuestras muestras y están ocultos por instrumentos y procesos de ruido intrínseco… El equipo también señala que no está claro si un planeta pequeño es un planeta tan pequeño. puede existir aisladamente.
Los 15 púlsares de la muestra exhiben algunas irregularidades, pero no son necesariamente planetas.El equipo explica que la severa magnetosfera alrededor del púlsar puede causar ciclos irregulares.”Detectamos una periodicidad significativa en 15 púlsares, pero hemos encontrado que un efecto de magnetosfera casi periódico intrínseco puede imitar los efectos planetarios, y en la mayoría de los casos creemos que este es el origen de la periodicidad detectada”.
Desde su análisis final, los planetas pulsar parecen ser muy raros.En 800, solo un púlsar es un candidato probable para albergar un planeta.“Creemos que el candidato más plausible para un compañero planetario en nuestra muestra es PSR J2007+3120”.
El PSR J2007+3120 puede albergar un par de planetas.”Nuestro análisis inicial de PSR J2007+3120 reveló oscilaciones consistentes con un compañero planetario de 723 (8) días de período orbital”, escriben los autores.La evidencia de un segundo planeta no es fuerte y puede ser solo ruido.“… No hay una fuerte afinidad entre el componente de ruido rojo y el segundo planeta”, explican.
Al final, el equipo no encontró muchos planetas.Solo uno de los 800 púlsares muestra evidencia de un planeta poderoso, y la evidencia de un segundo planeta alrededor de PSR J2007+3120 no es muy fuerte.¿Qué nos dice esto acerca de los púlsares y los planetas?En primer lugar, el sistema PSR B1257+12 muestra lo inusual que es este sistema de tres planetas.
“Confirmamos así la hipótesis de que la formación planetaria alrededor de púlsares es rara y que PSR B1257+12 es un caso especial”.
Nitu et al.De “Búsqueda de compañeros planetarios de unos 800 púlsares en el programa de temporización de púlsares de Jodrell Bank” por .2022.
“Hemos confirmado que PSR B1257+12 tiene un mecanismo de formación inusual con un límite superior del 0,5 % para púlsares que representan planetas similares”.El equipo también dice que podría descartar poblaciones en planetas púlsares más grandes.En su conclusión, escriben: “Excluimos poblaciones de compañeros planetarios no descubiertos de más de diez veces la masa de la Tierra”.
Pero no pueden descartar la población de un planeta mucho más pequeño.Algunos de esos planetas pueden estar ocultos en el ruido.“El ruido de sincronización presente en la mayoría de los púlsares significa que no podemos descartar una población significativa de planetas pequeños (0,1 masa terrestre), pero no está claro si tales planetas existen de forma aislada”.Si estos planetas se formaron a partir de un disco de materia alrededor de un púlsar, el mismo mecanismo también debería producir planetas más grandes.
“Confirmamos así la hipótesis de que la formación planetaria alrededor de púlsares es rara y que PSR B1257+12 es un caso especial”, concluyó.Por ahora, sigue siendo el único púlsar que alberga un planeta del tamaño de la Tierra.
A medida que avance la tecnología, los astrónomos tendrán formas más efectivas de encontrar planetas más pequeños alrededor de los púlsares y eliminar el ruido de sus señales.Este esfuerzo no será la última palabra para los planetas pulsar.
En cuanto a la habitabilidad, es extremadamente improbable.El área alrededor del púlsar es muy dura.Un fuerte campo magnético puede causar grandes daños a todos los planetas a su alrededor.Y dado que los púlsares son estrellas de neutrones, no hay fusión nuclear.Todavía pueden estar muy calientes, pero no son más que cenizas.Algunos de los planetas que rodean al púlsar no son más que los restos destruidos del compañero estelar del púlsar y pueden haber sido hechos de diamantes puros.El resto son objetos capturados.
Sin embargo, este estudio no se trata de habitabilidad.Para la exploración de los objetos más insólitos del universo.¿Podría esta estrella de estado final extremadamente densa de materia de neutrones degenerada, una estrella que gira rápidamente y produce un campo magnético extremo, albergar un planeta?
No a menudo.
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